CC BY
0УДК 621.331.3.024
Савинков М.Ю.
аспирант
Российский университет транспорта (г. Москва, Россия)
АНАЛИЗ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ТЯГОВОЙ СЕТИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Аннотация: в данной статье приводится сравнительная характеристика и анализ быстродействующих автоматических выключателей (ВАБ) инженера Голубева, рассчитанных на различный уровень напряжения и номинальный ток, и используемых в защитах тяговой сети железных дорог постоянного тока с уровнем напряжения 3000 В. Приведено краткое описание и классификация каждого из быстродействующих выключателей. Рассмотрены конструктивные особенности каждого из автоматов, преимущества и недостатки, отличительные особенности, дугогасительные свойства. Характеристики автоматов различных модификаций и краткие выводы по приведенному сравнительному анализу.
Ключевые слова: железная дорога, выключатель, защита, ВАБ, тяговая сеть, короткое замыкание, постоянный ток, электрическая дуга.
Надежная работа и перевозка пассажиров, груза и багажа на железных дорогах зависит от слаженной работы всех устройств, обеспечивающих движение поездов.
Быстродействующий автоматический выключатель (ВАБ) не только отключает в чрезвычайно короткий промежуток времени место короткого замыкания от тяговой подстанции и не дает возможности току достигнуть величины опасной для элементов цепи с точки зрения термической и электродинамической прочности. Главным достоинством выключателей ВАБ является, что энергия, расходуемая генератором при коротком замыкании,
прерванном ВАБ, значительно ниже выделяемой энергии при защите нормальным автоматом [2, с. 31].
Быстродействующие автоматические выключатели классифицируются [3, с.10]:
1. Быстродействующие автоматические выключатели обратного тока или катодные выключатели, применяемые для селективного отключения выпрямителя от шин при повреждении вентиля, или при возникновении кругового огня,
2. Линейные быстродействующие автоматические выключатели, применяемые для отключения линий постоянного тока при перегрузках или коротких замыканиях,
3. Анодные быстродействующие выключатели для защиты анодных цепей выпрямителей.
Быстродействующие выключатели являются основными аппаратами, включающими и отключающими преобразовательные агрегаты и фидеры тяговой сети при нормальных режимах эксплуатации, а также автоматически отключающими их при аварийных режимах [5, с. 15].
Рассмотрев, главным образом, предназначения быстродействующих выключателей типа ВАБ. Рассмотрим, теперь непосредственно и проведем сравнительный анализ различных выключателей типа ВАБ.
Быстродействующий выключатель второго исполнения без демпфера. Выключателем без демпфера является автомат типа ВАБ-2. Главной отличительной чертой этого выключателя является отсутствие масляного демпфера. Демпфер в ВАБ-2 не используется, по причине свободного расцепления. Данный тип выключателя рассчитан на напряжение 3000 В [3, с. 12].
Следующий выключатель ВАБ-20. Применялся в качестве аппарата защиты линий при перегрузках и коротких замыканиях. Его преимуществами являлось простота конструкции его устройства и возможность дистанционного управления на переменном токе. Главным недостатком данного типа
выключателя было, когда максимальные значения тока в защищаемой цепи были сопоставимы с величиной тока уставки выключателя. Также одним из несовершенств конструкции приводило к свариванию контактов выключателя, за счёт сильного ослабления нажатия между ними.
С учетом последнего недостатка были произведены работы по улучшению конструкции. В результате на базе ВАБ-20 появился новый выключатель типа ВАБ-20-1500М. Главной его конструктивной отличительной особенностью являлось то, что он представлял однополюсный автомат с размыкающими главными контактами. Недостатком ВАБ-20 являлось, что при использовании его в качестве катодного на преобразовательных установках, состоящих только из двух выпрямительных агрегатов, возникала невозможность обеспечения селективности отключения аварийного выпрямителя от сборных шин, за счёт возникновения обратного зажигания при холостом ходу.
Выключатели типа 6ХВАБ-36. Представляли собой автомат анодной защиты и применялись для защиты мощных ртутных выпрямителей, рассчитанных на уровень напряжения 850 В, при номинальном токе 6000 А [4, с. 188]. Преимуществами данного типа выключателей являлись высокие защитные свойства, за счёт малого собственного времени отключения 0,005 сек, а также легкие подвижные части, что давало быстрое расхождение контактов. Малая износостойкость и использование иного узла магнитного дутья, что обеспечивало хорошие дугогасительные свойства в цепях с высокой степенью индуктивности [1, с. 217]. Немаловажным достоинством 6ХВАБ-36 также являлось быстрая локализация аварийного режима, благодаря быстрому нарастанию напряжения на дуговом промежутке. По конструктивному исполнению это выключатель состоял из шести независимых полюсов.
Следующим поколением выключателей были 6ХВАБ-10 и 6ХВАБ-15. Автомат типа 6ХВАБ-10 применялся для защиты выпрямительных агрегатов с номинальным выпрямленным током 2500-3600 А и с уровнем напряжения 850 В [4, с. 200]. В то время как, выключатель 6ХВАБ-15 служил для защиты более
мощных агрегатов, у которых номинальный выпрямленный ток в 1,5-2 раза превышал номинальный ток у 6ХВАБ-10. Отличительной особенностью, по сравнению с вышеупомянутым ранее выключателем 6ХВАБ-36, был наименьший предельный ток отключения. В конструктивном плане новые выключатели имели существенное достоинство, заключавшееся в закреплении легкого рога на подвижном контакте, что способствовало быстрому разрушению дуги. По конструкции 6ХВАБ-10 и 6ХВАБ-15 состоял из шести независимых однополюсных выключателей.
Быстродействующий автоматический выключатель ВАБ-3 применялся всего лишь как один из элементов агрегата защиты выпрямительных установок, работающих по трехфазной мостовой схеме с номинальным выпрямленным напряжением до 10000 В и номинальном токе до 1000 А [4, с. 208]. Недостатком этого автомата было небольшая отключающая способность. Главной особенностью ВАБ-3 является наличие постоянных магнитов вместо удерживающего электромагнита, что обеспечивало невозможность отключения выключателя при случайном исчезновении питания удерживающих катушек. Недостатком шестиполюсной схемы этого автомата являлось невозможность отключения тока нагрузки с весьма большим индуктивным сопротивлением. Но, эта проблема решается, за счёт изменения схемы на четырехполюсную. Также при новой схеме обеспечивается надежное отключение с большой индуктивностью, так как после размыкания у четырех выключателей дуга гаснет за период бестоковой паузы продолжительностью не менее 0,01 сек.
Выводы.
1. Главными особенностями выключателей типа ВАБ было: простота конструкции, хорошие дугогасительные свойства, надежность в эксплуатации.
2. Данные типы автоматов в настоящее время не применимы на железных дорогах, в силу появления микропроцессоров и компьютерных технологий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Векслер М. И. Защита тяговой сети постоянного тока от токов короткого замыкания. Москва: Транспорт, 1976. 120 с.: ил., 21 см;
2. Голубев А. И., Гольдин О. Е. Защита сетей постоянного тока
автоматическими быстродействующими выключателями. Москва: Энергетич. изд-во, 1932 (тип. "Образцовая"). Обл., 54, [2] с., без т. л.: ил., 23х15 см;
3. Голубев А. И. Быстродействующие выключатели постоянного тока типа ВАБ системы инж. А. И. Голубева: Описание и инструкция по монтажу и эксплуатации. Ленинград: Гос. энергоиздат, 1941 (Москва). 60 с.: ил., черт., 22 см;
4. Голубев А. И. Быстродействующие автоматические выключатели. Москва: Энергия, Ленинград: Энергия, 1964. 240 с.: ил., 20 см;
5. Кучма К. Г. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети: учебное пособие для вузов ж-д транспорта/ К. Г. Кучма, Г. Г. Марквардт, В. Н. Пупынин, под общ. ред. канд. техн. наук Г. Г. Марквардта. Москва: Трансжелдориздат, 1960. 259 с., 1 л. номогр.: ил., 22 см
Savinkov M. Yu.
Russian University of Transport (Moscow, Russia)
ANALYSIS OF HIGH-SPEED AUTOMATIC CIRCUIT BREAKERS OF TRACTION NETWORK OF ELECTRIFIED RAILWAYS
Abstract: this article provides a comparative description and analysis of high-speed circuit breakers (VAB) by engineer Golubev, designed for different voltage levels and rated current, and used in the protection of the traction network of direct current railways with a voltage level of3000 V. A brief description and classification of each of the high-speed switches is given. The design features of each of the machines, advantages and disadvantages, distinctive features, arc extinguishing properties are considered.
Keywords: railway, switch, protection, VAB, traction network, short circuit, direct current, electric arc.
